一种电动汽车的散热组件及风道结构的制作方法

本发明涉及电动汽车散热部件风冷技术领域，特别涉及一种电动汽车的散热组件及风道结构。

背景技术：

电动汽车的散热系统是电动汽车能否可靠运行的关键，由于功率器件发热量较大，要求该散热系统具有较高的效率和可靠性。目前纯电动汽车上的各发热部件大多使用风冷技术，这就要求整车设计时要考虑散热组件风道的设计，从而使整车在全工况，全气候条件下均能达到或超过预期。

但是，目前常用的电动汽车散热组件的风道结构均为固定式结构，即无论电动汽车处于何种运行状态，其风道内空气的流通截面积均不变，当电动汽车车速较小时，进入风道内的空气流速较小，因此，进入散热组件内的空气流量也较小，此时，该空气流量能够满足散热组件的散热需求；但是，当电动汽车高速行驶时，进入散热组件内的空气流量较高，导致散热组件接收到的风量远远大于所需要带走热量的风量，从而导致散热组件内部阻力较大，且部分能量浪费在风道及散热组件内部，因此，当电动汽车高速行驶时，散热组件阻力较大，能量利用率较低。

其中，上述散热组件可用于电动汽车行驶过程中各发热部件的散热，其风道结构可连接于该散热组件的进风口处，或者散热组件也可位于风道结构内部。该散热组件具体可为电动汽车的散热器，且该散热器连接于风道的外侧。

有鉴于此，如何提供一种电动汽车散热部件的风道结构，当电动汽车高速行驶时，能够使得散热部件及风道内阻力较小、且散热部件能量利用率较高，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种电动汽车散热组件的风道结构，包括与散热部件连通的风道，外界气体能够通过所述风道进入散热部件，还包括设置于所述风道的第一阀门装置及用于控制所述第一阀门装置开度的控制系统，所述第一阀门装置的开度改变时，能够改变与外界连通的所述风道入口的大小。

其中，与外界连通的风道的入口指的是：设置第一阀门装置后，外界冷空气通过该第一阀门装置进入风道的截面的大小。具体地，该第一阀门装置至少具有第一工作位和第二工作位两个工作位，在第一工作位，第一阀门装置的开度最大，与外界连通的风道入口最大，此时对应为最小的进风流通截面积；在第二工作位，第一阀门装置的开度最小，此时，与外界连通的风道入口最小，此时对应为最大的进风流通截面积。同时，当电动汽车车速最小时，第一阀门装置处于第一工作位，当电动汽车车速最大时，第一阀门装置处于第二工作位。

电动汽车低速行驶时，外界空气进入风道时的流速较低，此时，第一阀门装置开度最大，即外界空气进入风道时的流通截面积较大，因此，进入散热部件的空气流量能够满足散热部件的散热需求。当电动汽车高速行驶时，外界空气进入风道时的流速较高，第一阀门装置开度最小，即外界空气进入风道时的流通截面积较小，此时，进入散热部件的空气流量同样能够满足散热部件的散热需求，与现有技术中固定风道结构相比，本发明中的风道结构使得散热部件接收到的空气流量与散热所需要的空气流量的差值减小，从而在满足散热部件散热需求的前提下，能够降低散热部件及风道内的阻力，并减小能量在风道和散热部件内的消耗，从而提高汽车的能量利用率。

同时，通过设置控制系统，能够实现两阀门装置开度的自动调节，且控制过程较精确。

可选地，所述风道壁面开设有排风口，所述排风口处设置有第二阀门装置，所述控制系统还能够控制所述第二阀门装置的开度，所述第二阀门装置的开度改变时，能够改变与外界连通的所述排风口的大小；

所述第一阀门装置的开度增大时，所述第二阀门装置的开度减小，所述第一阀门装置的开度减小时，所述第二阀门装置的开度增大。

可选地，所述控制系统包括监测部件和执行部件，所述监测部件用于实时监测汽车车速、进入所述进风口的气体风速、散热部件发热元件的温度三者中的至少一者作为监测信号，所述执行部件用于根据所述监测信号控制所述第一阀门装置和所述第二阀门装置的开度。

可选地，所述控制系统还包括控制部件，所述控制部件预存有所述监测信号对应的基准信号的若干离散值，并能够根据所述监测信号与所述基准信号的比较结果控制所述执行部件的动作，进而控制所述第一阀门装置和所述第二阀门装置的开度。

可选地，所述第一阀门装置和所述第二阀门装置均通过阀门电机控制，所述阀门电机为所述执行部件，所述阀门电机的阀门电机控制器为所述控制部件。

可选地，所述第一阀门装置包括设置于所述风道侧壁的第一旋转轴，所述第一旋转轴连接有第一调节板，所述第一调节板能够随所述第一旋转轴转动，以改变所述第一阀门装置的开度。

可选地，沿气体流动方向，所述第一调节板为流线型结构。

可选地，所述风道内部在所述第一调节板的旋转路径内还设置有限位块，当所述第一阀门装置开度最小时，所述限位块能够限制所述第一调节板沿原转动方向继续转动。

可选地，所述第一旋转轴设置有回复部件，当进入所述风道的气体风速降低时，所述回复部件能够驱动所述第一旋转轴沿与原转动方向相反的方向朝向初始位置旋转。

可选地，所述第二阀门装置包括设于所述排风口处的框架，且所述框架设置有至少一个相互平行的第二旋转轴，至少一个所述第二旋转轴固定有阀片，所述第二旋转轴能够带动与其连接的所述阀片转动，以改变相邻所述阀片之间气体通道的大小，进而改变所述第二阀门装置的开度。

可选地，所述风道进风口处设置有集风段，且沿背离气体流动的方向，所述集风段的开口逐渐增大。

可选地，所述风道内部设置有制冷部件。

另外，本发明还提供一种电动汽车的散热组件，包括相连通的散热部件与风道结构，其中，所述风道结构为以上所述的风道结构。

附图说明

图1为本发明所提供电动汽车的散热组件在第一种具体实施例中的结构示意图；

图2为图1中第一阀门装置开度最大时的结构示意图；

图3为图1中第一阀门装置位于中间开度的结构示意图；

图4为图1中第一阀门装置开度最小时的结构示意图；

图5为本发明所提供电动汽车的散热组件在第二种具体实施例中的结构示意图；

图6为本发明所提供风道结构的第三种具体实施例中第一阀门装置开度最大时的结构示意图；

图7为图6中风道结构的第一阀门装置开度最小时的结构示意图；

图8为本发明所提供风道结构的第四种具体实施例中第一阀门装置开度最大时的结构示意图；

图9为图8中风道结构的第一阀门装置开度最小时的结构示意图。

图1-9中：

1散热部件、11壳体、12发热元件、13围板；

2风道、21第一阀门装置、211第一调节板、212第一旋转轴、213限位块、214第二调节板、215第一回弹部件、22第二阀门装置、221框架、222第二旋转轴、223阀片、224泄风板、225第二回弹部件；

3集风段、4制冷部件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考附图1-5，其中，图1为本发明所提供电动汽车的散热组件在第一种具体实施例中的结构示意图；图2为图1中第一阀门装置开度最大时的结构示意图；图3为图1中第一阀门装置位于中间开度的结构示意图；图4为图1中第一阀门装置开度最小时的结构示意图；图5为本发明所提供电动汽车的散热组件在第二种具体实施例中的结构示意图。

在一种具体实施例中，本发明提供一种电动汽车散热组件的风道结构，如图1和图2所示，该散热组件包括散热部件1及与其连接的风道2，外界冷空气能够通过该风道2进入散热部件1，对发热元件12进行散热。

需要说明的是，本发明中所述的散热组件可用于电动汽车行驶过程中各发热部件的散热，其中，风道结构可连接于该散热部件1的进风口处，或者该散热部件1也可位于风道结构内部。下面以散热部件1为散热器为例说明，其中，散热器连接于风道2外侧，对于散热部件1位于风道结构内部的情况与此类似。

该风道结构还包括设置于风道2的第一阀门装置21，当该第一阀门装置21的开度改变时，能够改变与外界连通的风道2入口的大小，从而改变冷空气进入风道2时的流通截面。其中，与外界连通的风道2的入口指的是：设置第一阀门装置21后，外界冷空气通过该第一阀门装置21进入风道2的截面的大小。

具体地，该第一阀门装置21至少具有第一工作位和第二工作位两个工作位，在第一工作位，第一阀门装置21的开度最大，与外界连通的风道2入口最大，此时对应为最大的进风流通截面积；在第二工作位，第一阀门装置21的开度最小，此时，与外界连通的风道2入口最小，此时对应为最小的进风流通截面积。同时，当电动汽车车速最小时，第一阀门装置21处于第一工作位，当电动汽车车速最大时，第一阀门装置21处于第二工作位。

电动汽车低速行驶时，外界空气进入风道2时的流速较低，此时，第一阀门装置21开度最大，即外界空气进入风道2时的流通截面积较大，因此，进入散热部件1的空气流量能够满足散热部件1的散热需求。当电动汽车高速行驶时，外界空气进入风道2时的流速较高，第一阀门装置21开度最小，即外界空气进入风道2时的流通截面积较小，此时，进入散热部件1的空气流量同样能够满足散热部件1的散热需求，与现有技术中固定风道结构相比，本发明中的风道结构使得散热部件1接收到的空气流量与散热所需要的空气流量的差值减小，从而在满足散热部件1散热需求的前提下，能够降低散热部件1及风道2内的阻力，并减小能量在风道2和散热部件1内的消耗，从而提高汽车的能量利用率。

进一步地，如图1和图2所示，风道2壁面开设有排风口，进入风道2内的外界空气能够经该排风口排出，同时，该排风口处设置有第二阀门装置22，当第二阀门装置22的开度改变时，能够改变与外界连通的排风口的大小，从而改变空气从该排风口排出时的流通截面积。

同样地，该第二阀门装置22至少具有第一工作位和第二工作位两个工作位，在第一工作位，该第二阀门装置22开度最大，与外界连通的排风口最大，此时对应为最大的排风截面积；在第二工作位，该第二阀门装置22的开度最小，与外界连通的排风口也最小，此时对应为最小的排风截面积。

同时，第一阀门装置21与第二阀门装置22设置为：当第一阀门装置21处于其第一工作位、开度最大时，第二阀门装置22处于其第二工作位、开度最小，同时，第一阀门装置21开度增大时，第二阀门装置22开度减小，即两阀门装置的开度成反比。

当电动汽车低速行驶时，第一阀门装置21开度最大，第二阀门装置22开度最小(关闭)，对应于图2所示的状态，此时，进入风道2内的空气流量能够满足散热部件1的散热需求；随着车速增大，第一阀门装置21的开度逐渐减小，同时，第二阀门装置22的开度逐渐增大，对应于图3所示的状态，此时，进入风道2内的空气一部分进入散热部件1进行散热，另一部分多余的空气经第二阀门装置22排出；当电动汽车车速最大时，第一阀门装置21的开度减小到最小，同时，第二阀门装置22的开度增大至最大，对应于图4所示的状态。

通常情况下，随着电动汽车车速不断提高，进入风道2内的空气流量不断增大，风道2内的压力逐渐增大，本实施例中，通过设置第一阀门装置21，能够减小进入风道2内的空气流量，同时，通过设置第二阀门装置22，一部分多余的空气能够经该第二阀门装置22排出，从而在保证散热部件1散热需求的同时，能够进一步降低风道2和散热部件1内的阻力，并提高汽车的能量利用率。

更进一步地，该风道结构还包括用于自动控制第一阀门装置21和第二阀门装置22开度的控制系统，具体地，该控制系统包括监测部件和执行部件，其中，监测部件用于实时监测汽车车速、进入进风口的气体流速、散热部件1发热元件12的温度三者中的至少一者作为监测信号，执行部件用于根据监测信号控制第一阀门装置21和第二阀门装置22的开度。

可以理解，上述监测信号具有多种组合方式：(1)车速；(2)气体流速；(3)发热元件12温度；(4)车速与气体流速；(5)车速与发热元件12温度；(6)气体流速与发热元件12温度；(7)车速、气体流速与发热元件12温度。

可以理解，通过监测车速来控制两阀门装置开度的方案最容易实现，通过监测发热元件12的温度来控制两阀门装置开度的方案最精确，因此，可根据实际需要任意选择上述三个物理量作为监测信号，或者还可将三个物理量任意组合作为监测信号，此处不作限定。

本实施例中，通过设置控制系统，能够实现两阀门装置开度的自动调节，且控制过程较精确。

同时，该控制系统进一步包括控制部件，且该控制部件预存有上述监测信号对应的基准信号的若干离散值，并能够根据该监测信号与基准信号的比较结果控制执行部件的动作，进而控制第一阀门装置21和第二阀门装置22的开度。

当然，该控制部件也可预存有监测信号与阀门装置开度之间关系的连续曲线，此时，每个监测信号所对应的阀门装置开度均不同，因此，控制系统和两阀门装置的状态始终在改变，调节灵敏度较高，但是，该方案的成本较高，阀门装置和控制系统的使用寿命也会降低。当监测部件预存监测信号的若干离散值时，同样能够满足控制部件的设计要求，且能够根据实际需要任意设置离散值的个数，以实现不同的控制精度和灵敏度，同时，还能够降低控制系统的成本，提高阀门装置和控制系统的使用寿命。

以监测信号为发热元件12的温度为例，控制系统预存有四个离散温度值，分别为t1、t2、t3、t4，其中，t1为发热元件12的最低温度，对应于第一阀门装置21为最小开度，第二阀门装置22为最大开度，t4为发热元件12所能达到的最高温度，对应于第一阀门装置21为最大开度，第二阀门装置22为最小开度。监测部件监测到的监测信号为t，当t∈﹙t1，t2﹚、t∈﹙t2，t3﹚、t∈﹙t3，t4﹚时，第一阀门装置21和第二阀门装置22分别处于三个不同的中间开度，当t∈﹙0，t1﹚时，第一阀门装置21处于最小开度，第二阀门装置22处于最大开度；当t∈﹙t4，∞﹚时，第一阀门装置21处于最大开度，第二阀门装置处于最小开度。

进一步地，如图1-5所示，第一阀门装置21包括横向连接于风道2侧壁的第一旋转轴212，第一旋转轴212连接有第一调节板211，该第一调节板211能够随第一旋转轴212转动，以改变第一阀门装置21的开度，且当该第一调节板211位于初始位置时，如图2所示所示的实施例中，第一调节板211的初始位置为水平位置(与竖向成90°角)，该第一阀门装置21的开度最大，当第一调节板211随第一旋转轴212旋转时，该第一阀门装置21的开度逐渐减小，当其转动至终止位置时，第一阀门装置21的开度最小，图4所示的实施例中，第一调节板211的终止位置为接近竖直的位置(与竖向成α角)。

当然，第一阀门装置21最小开度和最大开度时对应的第一调节板211与竖向之间夹角的大小也可任意设置，即第一调节板211的初始位置和终止位置均可与相对于竖向倾斜预定角度，此处不作限定。

另外，沿气体流动方向，第一调节板211为流线型结构，当气体流过时，流线型结构的第一调节板211对气流的阻力较小。

更进一步地，如图2-4所示，风道2内部在第一调节板211的旋转路径内还设置有限位块213，同时，第一旋转轴212还设置有回复部件，当第一阀门装置21开度最小时，该限位块213能够限制第一调节板211沿原转动方向继续转动，该回复部件能够驱动第一旋转轴212沿与原转动方向相反的方向朝向第一调节板211的初始位置转动。

本实施例中，通过设置回复部件和限位块213，使得第一调节板211能够在初始位置和终止位置之间往返运动，且当风道2内的压力减小时，由于该回复部件的存在，能够促使第一调节板211朝向初始位置的方向转动，即能够促使第一阀门装置21的开度增大，从而能够保证进入散热部件1的风量满足散热需求，且该调节过程灵敏度较高。

具体地，上述回复部件可为设置于第一旋转轴212的扭簧，当然，也可为其它回弹部件。

另一方面，如图1-4所示，第二阀门装置22包括设于排风口处的框架221，且框架221内设置有若干相互平行的第二旋转轴222，各第二旋转轴222均固定有阀片223，当第二旋转轴222转动时，能够带动各阀片223转动，各阀片223形成百叶窗结构，且相邻阀片223之间的通道为气体排出的通道。

因此，当各阀片223旋转至相邻阀片223之间的通道减小时，第二阀门装置22的开度减小，当各阀片223旋转至相邻阀片223之间的通道增大时，第二阀门装置22的开度增大。

需要说明的是，图1-5所示的实施例中，第一阀门装置21和第二阀门装置22可通过上述控制系统控制，具体地，上述执行部件为控制两阀门装置的阀门电机，即第一旋转轴212和第二旋转轴222均通过该阀门电机控制，同时，该阀门电机的阀门电机控制器为上述控制部件，监测部件可根据具体的监测信号的种类设置，例如可为温度传感器等部件。

此时，阀门电机控制器根据监测部件所监测到的监测信号与基准信号的各离散值比较，确定该监测信号所在的区间及对应的阀门开度，并控制阀门电机的输出轴转过预定角度，从而自动控制两阀门装置的开度。可以理解，本实施例中，两阀门装置通过设置控制系统，使得其控制过程更加精确。

需要说明的是，本实施例中的阀门电机和阀门电机控制器与电动汽车中固有的电机和电机控制器不同，其专用于控制两阀门装置的工作。

另一方面，图1-5所示的两阀门装置也可直接由气体压力控制，当第一阀门装置21开度最大时，对应的第一调节板211沿水平面倾斜预定角度β，即并非水平设置。当外界空气经第一阀门装置21进入风道2时，由于第一调节板211倾斜设置，其内外两端受到的气体压力不同，在该气压差的作用下，驱动第一调节板211顺时针转动，即朝向第一阀门装置21开度减小的方向转动，同时，随着第一阀门装置21开度减小，风道2内气体压力升高，从而在该气体压力作用下，第二阀门装置22的阀片223相互远离，即第二阀门装置22的开度逐渐增大，从而使得进入风道2内多余的空气经第二阀门装置22排出。

此时，上述两阀门装置的驱动力均来源于气体压力，即当气体压力变化时，均能够驱动第一调节板211和阀片223转动，因此，该调节过程较灵敏，且能够实现动态平衡。

请继续参考附图6-9，其中，图6为本发明所提供风道结构的第三种具体实施例中第一阀门装置开度最大时的结构示意图；图7为图6中风道结构的第一阀门装置开度最小时的结构示意图；图8为本发明所提供风道结构的第四种具体实施例中第一阀门装置开度最大时的结构示意图；图9为图8中风道结构的第一阀门装置开度最小时的结构示意图。

在另一实施例中，如图6-9所示，第一阀门装置21包括铰接于风道2至少一个内壁的第二调节板214，该第二调节板214与对应的内壁之间通过第一回弹部件215相连，且当第一阀门装置21开度最大时，第二调节板214与对应的内壁之间呈预定角度γ，此时，第二调节板214位于其初始位置。因此，当气体进入该风道2时，第二调节板214两端的气体压力不同，在该压差作用下，驱动第二调节板214转动，从而改变第一阀门装置21的开度。同时，当第一阀门装置21开度最大时，且进入风道2风速降低时，在该第一回弹部件215回弹力的作用下，第二调节板214能够朝初始位置方向转动，更重要的是，当第一阀门装置21开度最大时(第二调节板214位于其终止位置)，该第一回弹部件215还能够限制第二调节板214沿原转动方向继续转动，因此，该第一回弹部件215的设置使得第二调节板214仅能够在初始位置和终止位置之间往复运动。

进一步地，如图6-9所示，各第二调节板214处均开设有对应的排风口，第二阀门装置22包括铰接于风道2外壁的泄风板224，且排风口位于第二调节板214铰接点与泄风板224铰接点之间，当第二阀门装置22开度最小时，泄风板224遮挡排风口；同时，泄风板224与对应的外壁之间通过第二回弹部件225连接，当进入风道2风速降低时，在该第二回弹部件225回弹力的作用下，泄风板224能够朝初始位置方向转动。

以图8所示的实施例为例，假设外界空气的总流量为q，经第一阀门装置21进入散热部件1的气体流量为q1，经两第二阀门装置22排出的气体流量分别为q2和q3，因此，q＝q1+q2+q3。

进一步地，上述第一回弹部件215和第二回弹部件225均为弹性阻尼部件，且当第一阀门装置21开度最大时，第一回弹部件215位于其行程内最小伸长位置(收缩极限位置)，当第二阀门装置22开度最大时，第二回弹部件225位于其行程内最大伸长位置(伸长极限位置)。

如此设置，本实施例中弹性阻尼部件使得该回弹部件不仅具有回弹作用，还能够起到限位作用。

具体地，上述两弹性阻尼部件可为具有伸缩极限的弹簧，且当两弹簧处于伸长极限状态时，第一阀门装置处于最小开度，第二阀门装置处于最大开度，当两弹簧处于收缩极限状态时，第一阀门装置处于最大开度，第二阀门装置处于最小开度，从而起到限位的作用。

以上各实施例中，如图1-9所示，风道2进风口处设置有集风段3，且沿背离气体流动的方向，该集风段3的开口逐渐增大，即为扩径段。

如此设置，当电动汽车车速较低时，该扩径的集风段3能够增大进入风道2内的气体流量，从而提高散热部件1的散热效率。

另外，如图5所示，风道2内部设置有制冷部件4，当气体流经风道2时，在制冷部件4的作用下，温度降低，与散热部件1发热元件12的温差增大，从而能够进一步提高散热部件1的散热效率。

可以理解，制冷部件4可为本领域常用的半导体材料的热电偶，通过该热电偶实现电制冷。

另外，本发明还提供一种电动汽车的散热组件，如图1-5所示，该散热组件包括散热部件1及与散热部件1连接的风道结构，当该散热部件1为散热器时，包括壳体11、位于壳体11内部的发热元件12及位于发热元件12下方的围板13，围板13围成散热器风道，该散热器风道与风道结构相连通，从而使得风道结构内的气体进入散热部件风道内，进而对发热元件12降温。同时，该风道结构为以上任一实施例中所述的风道结构。由于该风道结构具有上述技术效果，包括该风道结构的散热组件也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的一种电动汽车的散热组件及其风道结构均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。